11521

Входные фильтры

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 Тема: входные фильтры Цель работы: Разобраться в назначении и работе входных фильтров. Научиться отфильтровывать сигналы заданных частот. Теоретические сведения Согласованный фильтр. Прием радиосигнал

Русский

2013-04-08

62.5 KB

4 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Тема: входные фильтры

Цель работы: Разобраться в назначении и работе входных фильтров. Научиться

                        отфильтровывать сигналы заданных частот.

Теоретические сведения

 Согласованный фильтр. Прием радиосигналов всегда сопровождается помехами. При уровне помех, близком к максимальному значению сигнала, трудно обнаружить даже присутствие сигнала. Например, в радиолокации важной задачей является обнаружение на фоне помех импульсного сигнала, пришедшего от цели. На рис. 6.1, а показан импульсный сигнал, замаскированный непрерывной помехой.

 

Рис. 6.1

Указать правильное положение импульсного сигнала затруднительно, так как, во-первых, велика вероятность пересечения порога обнаружения помехой (так называемая ложная тревога), во-вторых, из-за сложения сигнала с помехой сигнал может оказаться ниже порога обнаружения (пропуск сигнала).

Возникает задача наилучшей (оптимальной) обработки смеси сигнала и помехи, при которой по возможности мало сказывалось бы влияние помех. Оценка влияния помех зависит от принятого критерия. Например, в рассматриваемом примере оптимальной фильтрацией обычно считают такую обработку, при которой вероятность ложных тревог фиксирована, а вероятность попуска сигнала минимальна.

Простейшая обработка заключается в линейной фильтрации смеси детерминированного сигнала и помехи, т.е. в пропускании этой смеси через фильтр с характеристикой передачи H(f). Изменяя эту характеристику, можно изменять соотношение между составляющими сигнала и помехи на выходе фильтра. На рис. 20.1,б показано выходное напряжение фильтра со специально подобранной характеристикой, на вход которого подается напряжение, соответствующее рис. 20.1,а. из рисунка видно, что для фильтрованного сигнала уменьшается вероятность ложной тревоги и пропуска сигнала по сравнению с нефильтрованным.

Смесь сигнала и помехи на выходе усилителя или приемника ту или иную фильтрацию уже прошла в антенных, входных и усилительных цепях приемника, имеющих конечную полосу пропускания. Поэтому вопрос о фильтрации заключается в выборе оптимальной формы амплитудно- и фазочастотной характеристик всего усилителя или приемника, а также оптимальной ширины его полосы пропускания. Для простоты нефильтрованным называют сигнал, который прошел цепи с полосой пропускания, много большей ширины спектра сигнала.

Если форма сигнала известна точно, то чаще всего в качестве критерия используют отношение пиковой мощности сигнала на выходе фильтра в некоторый момент времени к средней мощности шума на выходе фильтра. Фильтр, для которого это отношение максимально, называют оптимальным, или согласованным.

Для рассмотренного выше примера оптимальный в смысле минимума вероятности пропуска сигнала приемник состоит из согласованного фильтра и порогового устройства, если точно известны огибающая принимаемого импульса и фаза радиочастотного заполнения. Если последняя неизвестна, то между согласованным фильтром и пороговым устройством помещается еще детектор огибающей.

Во многих случаях основную фильтрацию осуществляют усилители промежуточной частоты. Следовательно вопрос об оптимальном фильтре есть вопрос об оптимальных амплитудно- и фазочастотных характеристиках усилителя промежуточной частоты.

Согласованный фильтр обеспечивает максимум отношения пиковой мощности сигнала к средней мощности шума. Это отношение зависит от энергии сигнала Е и спектральной плотности шума  и не зависит от формы сигнала.

Импульсная характеристика фильтра находится по следующей формуле:

,

где  - произвольная константа.

Импульсная характеристика согласованного фильтра совпадает по форме с принимаемым сигналом u(t), зеркально обращенным по времени относительно момента t=. На рис. 6.2 показаны для примера сигнал u(t) и импульсная характеристика согласованного фильтра h(t). 

Рис. 6.2                                                              Рис. 6.3

Согласованные фильтры являются составной частью оптимальных по тому или иному критерию приемников. На рис. 6.3 приведена структурная схема оптимального приемника для случая, когда ставиться задача обнаружения сигнала, форма которого известна с точностью до фазы радиочастотного заполнения (т.е. фаза неизвестна). Приемник состоит из согласованного фильтра, детектора огибающей и устройства сравнения с порогом, которое в момент времени  сравнивает напряжение на выходе детектора с пороговым напряжением.

Практически ситуация, когда временное положение и форма сигнала известны и нужно лишь определить факт наличия сигнала, встречается редко. Чаще приходится решать комбинированные задачи, когда неизвестно временное положение сигнала (иногда и его форма), а требуется определить факт наличия сигнала и его положение на временной оси. Однако и в этом случае согласованный фильтр может быть составной частью приемника.

Ход работы

  1.  Изучить работу фильтров на примере
  2.  В соответствии с вариантом построить фильтр с заданными параметрами.

Таблица 1

Варианты лабораторных заданий

Тип фильтра

1

2

3

Примечание: значения величин выдаются преподавателем на лабораторных работах.

Контрольные вопросы

  1.  Оптимальный фильтр.
  2.  Частотные предыскажения при передаче и приеме.
  3.  Виды фильтров.
  4.  Типы фильтров (НЧ, ВЧ)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74213. Машинаны техникалық эксплуатациялау» түсінігі. Машинаны эксплуатацияға қабылдау және тапсыру 21.03 KB
  Машинаны техникалық жөндеу жүйесі. Жалпы еңбек қауіпсіздігі талаптары Жоспар: Машинаны техникалық эксплуатациялау түсінігі. Машинаны техникалық жөндеу жүйесі.
74214. Құрылыс машиналарының азаматтық және өндірістік құрылыс жұмыстарындағы технологиялық процестерді автоматтандыру және механикаландырудағы алатын орны 23.1 KB
  Құрылыс машиналарының азаматтық және өндірістік құрылыс жұмыстарындағы технологиялық процестерді автоматтандыру және механикаландырудағы алатын орны. Құрылыс машиналары мен құрылыс өндірісіндегі механикаландыру мен автоматтандырудың дамуы. Құрылыс машиналарының қазіргі техникалық деңгейінің сипаттамасы және ары қарай даму перспективалары Жоспар: Кіріспе. Құрылыс машиналары мен құрылыс өндірісіндегі механикаландыру мен автоматтандырудың дамуы.
74215. Құрылыс өндірісін механикаландыру және автоматтандыру жарағы ретінде құрылыс машиналарына қойылатын талаптар 23.21 KB
  Құрылыс машиналарының жіктелуі. Құрылыс машиналарын күштік жұмысшы және жүру құрылғыларынан трансмиссиялар мен басқару жүйелерінен құралған жүйе ретінде жалпы құрылымдық схемасы. Құрылыс машиналарының кинематикалық схемалары Жоспар: Құрылыс өндірісін механикаландыру және автоматтандыру жарағы ретінде құрылыс машиналарына қойылатын талаптар.
74216. Тасымалдау машиналары. Құрылыс жүктерінің сипаттамасы. Тасымалдау машиналарының негізгі параметрлері, эксплуатациялық сипаттамалары, қолданылуы, конструктивті схемалары, жұмыс процесі және технологиялық мүмкіндіктері 1.31 MB
  Тасымалдау машиналарының негізгі параметрлері эксплуатациялық сипаттамалары қолданылуы конструктивті схемалары жұмыс процесі және технологиялық мүмкіндіктері Жоспар: Құрылыс жүктерінің сипаттамасы. Тасымалдау машиналарының негізгі параметрлері. Тасымалдау машиналарының қолданылуы.
74217. Жүккөтеру машиналарының жіктелуі. Әр типті крандардың қызмет көрсету аймағы. Негізгі параметрлері мен индексация жүйесі 4.35 MB
  Бас параметрі – жүккөтергіштігі. Сондай-ақ жүккөтергіш машиналар жұмыс жасау аймағымен, асымен, қуатымен, тірек күштерімен, жүк моментімен сипатталады.
74218. Биполярные транзисторы. Типы, структура, режимы. Модель Эберса - Молла 2.11 MB
  Условные обозначения обоих типов транзисторов рабочие полярности напряжений и направления токов показаны на рисунке. Режим отсечки оба pn перехода закрыты при этом через транзистор обычно идет сравнительно небольшой ток. По характеру движения носителей тока в базе различают диффузионные и дрейфовые биполярные транзисторы.
74219. Дифференциальные параметры биполярных транзисторов в схеме с общей базой 2.3 MB
  Дифференциальные параметры биполярных транзисторов в схеме с общей базой Основными величинами характеризующими параметры биполярного транзистора являются коэффициент передачи тока эмиттера α сопротивление эмиттерного rэ и коллекторного rк переходов а также коэффициент обратной связи эмиттер коллектор μэк. Из полученного соотношения следует что для эффективной работы биполярного транзистора pnp типа ток эмиттера Jэ должен быть в основном дырочным Jэp. По этой причине эмиттер биполярного транзистора должен быть легирован...
74220. Тиристоры. Феноменологическое описание ВАХ динистора 1.78 MB
  Тиристор – это полупроводниковый прибор с тремя и более рn переходами, вольтамперная характеристика которого имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением и который используется для переключения.
74221. Полевые транзисторы Приборы с зарядовой связью (ПЗС) 356.5 KB
  При этом уменьшается поперечное сечение канала а следовательно увеличивается его сопротивление. Приложенное напряжение истоксток VDS вызовет ток в цепи канала полевого транзистора. Здесь как и ранее ось у направим вдоль канала ось х по ширине канала ось z по глубине канала. Обозначим длину ширину и высоту канала при отсутствии напряжения на транзисторе...